气电双控离合器接合规律及控制技术的研究

摘要

在商用车的自动化程度远远小于乘用车的我国，自动离合器的使用可以大大减小驾驶员的工作负荷，提高车辆的舒适性和安全性，还能达到节能减排的目的，是商用车未来发展的趋势。本文依托于大连耐驰车辆电子设备有限公司，在其开发的EPS轻便换档系统的基础之上，结合新型气电双控离合器执行机构，对自动离合器的接合规律进行系统的理论研究，制定出可行的接合控制策略，使用软件进行仿真分析，并且对自动离合器的电控系统进行开发，设计电控系统的硬件结构和软件流程，进行验证性的实验。
　　在介绍了国内外自动离合器控制策略和新型气电双控离合器执行机构的结构之后，本文做了以下工作。首先建立了传动系统的动力学模型，阐述动力传递的过程。根据发动机的转速、转矩和油门开度创建数学模型，拟合出相应的关系曲线。详细介绍膜片弹簧的参数及承载状态下压力和位移的关系，经公式推导得到膜片弹簧大端压力和小端位移之间的特性曲线，建立气电双控离合器执行机构自动控制离合器分离以及接合动作的基本原理。然后对自动离合器控制的评价指标进行分析，以油门开度和油门变化率为输入建立起步意图模糊控制器，再以起步意图和主、从动盘转动速比为输入建立接合速度模糊控制器，确定离合器接合过程中快—慢—快的整体控制策略，并且根据冲击度的标准计算出最大接合速度。使用matlab软件建立仿真模型并且进行分析，得出的正确的结果。最后，设计开发自动离合器的电控系统部分。在元器件选型、原理图绘制、PCB板设计和最终调试焊接的工作之后，将整个控制流程的软件结构分为三层，介绍每一层的构成和流程。根据转速和力矩找到半联动点和同步点的位置，解决步进电机调速和气缸内压力可控的问题，并且增加车辆自检流程和离合器磨损的自检查操作两个模块。设计制造出膜片弹簧的替代机构，根据离合器控制流程和思想，分别对离合器的分离和接合进行了验证性实验。
　　通过以上工作，可以得出本文的控制策略是正确的，并且具有实际的可行性。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 课题来源

1．2 自动离合器的发展现状

1．2．1 离合器执行机构简介

1．2．2 自动离合器系统控制策略现状

1．2．3 气电双控离合器执行机构

1．3 本文研究的内容及意义

2 传动系统的动力学模型

2．1 车辆动力传递的实现

2．2 发动机模型的建立

2．3 离合器模型的建立

2．3．1 离合器介绍

2．3．2 离合器传递扭矩模型及计算

2．4 膜片弹簧特性分析

2．4．1 膜片弹簧介绍

2．4．2 膜片弹簧特性曲线的分析与计算

2．5 本章小结

3 离合器接合规律的研究及仿真

3．1 起步过程离合器动力传递分析

3．2 离合器接合过程详细分析

3．3 离合器接合控制评价指标

3．4 离合器接合阶段总体控制原则及策略

3．4．1 起步工况分析及控制要求

3．4．2 控制策略

3．5 仿真与分析

3．5．1 总体仿真架构

3．5．2 模糊控制模块

3．5．3 三种转矩模块

3．5．4 逻辑判断模块

3．5．5 仿真结果

3．6 本章小结

4 电控系统设计

4．1 电控系统硬件设计

4．1．1 总体框图设计

4．1．2 控制芯片选择

4．1．3 电源模块

4．1．4 信号采集及显示模块

4．1．5 控制及驱动模块

4．1．6 通讯模块

4．1．7 抗干扰设计和散热问题

4．2 电控系统软件设计

4．2．1 软件结构及控制流程

4．2．2 半联动点和同步点的确定

4．2．3 步进电机的调速

4．2．4 利用电磁阀调节驱动气缸内气压

4．2．5 自检功能设计

4．2．6 离合器磨损自检查设计

4．3 本章小结

5 实验环境及调试过程

5．1 单片机应用开发系统

5．2 膜片弹簧替代机构

5．3 调试方法及过程

5．4 实验实际情况总结及分析

5．5 本章小结

6 结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢